به طور کلی در صنعت، آلیاژهای فولادی زیادی به کار می‌روند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به فولاد MO40 و فولاد CK45 اشاره کرد. این دو گرید فولادی به سبب برخی ویژگی‌های مثبت در کنار قیمتی مطلوب، در ساخت انواع قطعات فلزی موجود در زندگی ما نقش دارند. ما در این مقاله قصد داریم تا تفاوت فولاد MO40 و فولاد CK45 در مصارف صنعتی را مورد بررسی قرار دهیم. با ما همراه باشید.
فولاد آلیاژی ۴۱۴۰ یا فولاد Mo40 چیست؟
فولاد MO40 در گروه فولادهای قابل عملیات حرارتی (آلیاژهای با کیفیت بالا) قرار می‌گیرد. به همین دلیل در ساخت آن یک باره محصول نهایی تولید می‌شود. فولاد Mo40 در استاندارد AISI آمریکا با نام فولاد ۴۱۴۰ شناسایی می‌شود. در ایران با نام فولاد MO40 یا ۷۲۲۵ معمولا شناسایی می‌شود.
همچنین از دیگر نام های تجاری این فولاد می‌توان به CM5 اشاره کرد. که این نام در استاندارد پولدی قرار دارد . ۴۱۴۰ در استاندارد ASSAB، با نام ۷۰۹ شناخته می‌شود. در فهرست زیر اسامی این فولاد خلاصه شده است:
- آلمان Din 1.7225
- SAARSTAHL RÖCHLING: MO40
- بریتانیا S.: M40708
- سوئد SWEDEN : CrMo4042
- I.S.I. SAE/ASTM: SAE4140
آلیاژ mo40 دارای مقاومت بالایی در برای شکستگی، سایش، ضربه، چقرمگی و استحکام پیچشی است. فولاد MO40 در دسته فولادهای کم کربن و کم آلیاژ قرار می‌گیرد. از این رو مقاومت در برابر کشش و استحکام نسبتا بالایی دارد.
همچین از طرف دیگر، به سبب وجود عنصر کروم که حدود ۱ درصد و نیز عنصر مولیبدن در ترکیبات آن، MO40 چقرمگی بالایی داشته و کروم موجب مقاومت فولاد MO40 در برابر خوردگی‌های سطح متوسط مانند هوا و اکسیداسیون می‌شود.
از فولاد ۷۲۲۵، بیشتر جهت تولید قطعات صنعتی مانند چرخ جرثقیل که در معرض سایش شدید قرار دارند، استفاده می‌شود. اما در شرایط کاری، مقاومت سایشی این فولاد به دلیل سختی پایین پس از مدتی کاهش می‌یابد.
با افزایش سایش توسط عوامل ساینده، ابعاد اجزای محصول تولید شده از MO40 کاهش می‌یابد و برای اصلاح سطح آن، نیاز به تعمیر می‌باشد.
فولاد CK45
این فولاد از معمول‌ترین و در دسترس‌ترین فولادهای موجود در بازار کشور است و از دسته فولادهای کم کربن به حساب می‌آید. فولاد CK45، دسته‌ای از فولادهای آلیاژی عملیات حرارتی به شمار می‌رود. این یک فولاد مهندسی و ساخت و ساز، با اهداف عمومی است.
از خصوصیات CK45 می‌توان به استحکام و سختی متوسط در عین هزینه‌های کم اشاره کرد و از آن معمولاً در ساخت قطعات شعله‌ای یا سخت شده القایی، استفاده می‌شود. CK45 کشش نسبتا متوسط دارد و در شرایط نرمال یا نورد گرم تولید می‌گردد.
همچنین از آن برای ساخت قطعات معمولی که نیاز به مقاومت زیاد(قطعات آهنگری سنگین) و اشکال پیچیده که در ساخت خودرو‌ها و امور مهندسی ماشین(مانند شفت موتور کشتی‌ها، قطعات انتقال مواد، توپی چرخ‌ها) استفاده می‌شود.
در فهرست زیر، استاندارد‌های مختلف فولاد CK45 موجود است:
- استاندارد DIN: ورق 45 CK
- استاندارد EN : ورق E45C
- استاندارد AISI: ورق ۱۰۴۵
از محبوب‌ترین محصولات تولید شده از فولاد CK45 در بازار کشور، می‌توان به میلگرد CK45 اشاره کرد.
بررسی ترکیبات شیمیایی فولاد MO40 و فولاد CK45
در استاندارد AISI، مقدار عنصر کربن در هر دو ورق 4140 و 1045 توسط دو رقم آخر‌شان مشخص می‌شود. بنابراین، فولاد 1045، دارای 0.45 درصد کربن و فولاد 4140 نیز 0.40 درصد کربن دارد. هر دوی این گرید‌های فولادی، در دسته فولادهای کم کربن قرار می‌گیرند.
اما تفاوت اساسی این دو فولاد از نظر شیمیایی، در این است که فولاد MO40 منگنز بیشتری در ترکیب خود دارد. همچنین در ترکیب ورق CK45، اندکی نیکل وجود دارد که در ورق MO40 وجود ندارد. همچنین وجود اندکی کروم در ورق 4140 در ورق 1045 مشاهده نمی‌شود.
مشخصات شیمیایی فولاد MO40
مشخصات شیمیایی فولاد MO40 به شرح جدول زیر می‌باشد:
| نام عنصر | درصد موجود در ترکیب آلیاژ فولاد MO40 |
| درصد کروم | 0.15-0.3 |
| درصد گوگرد | 0.9-1.2 |
| درصد فسفر | 0.035 |
| درصد منگنز | 0.035 |
| درصد سیلیکون | 0.6-0.9 |
| درصد کربن | 0.4 |
| درصد مولیبدن | 0.38-0.45 |
مشخصات شیمیایی فولاد CK45
همچنین مشخصات شیمیایی فولاد CK45 نیز، در جدول زیر موجود است:
| عنصر | درصد موجود در فولاد آلیاژی CK45 |
| نیکل | 0.4 |
| مولیبدن | 0.1 |
| کروم | 0.4 |
| گوگرد | 0.035≥ |
| فسفر | 0.035≥ |
| منگنز | 0.5-0.8 |
| سیلیکون | 0.1-0.4 |
| کربن | 0.42-0.50 |
مشخصات فیزیکی و مکانیکی فولاد Mo40
از ویژگی‌های مهم و بارز فیزیکی فولاد 7225 می‌توان به موارد موجود در فهرست زیر اشاره کرد:
- دارای سختی HB 197
- دارای انرژِی ضربه 35-30 ژول
- دارای تنش تسلیم 950-650 مگاپاسکال
- دارای استحکام کششی 1300-900 مگاپاسکال
- افزایش طول آن بین 10 تا 12 درصد است
- دارای توان بازدهی 415 مگاپاسکال
- نسبت پواسون 33/0-27/0
- دارای چگالی 7،85
- دارای نقطه ذوب 1416
مشخصات فیزیکی و مکانیکی CK45
همچنین مشخصات فیزیکی فولاد CK45 نیز به شرح فهرست زیر است:
- دارای سختی HBS 163
- دارای چگالی 85/7 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب
- دارای هدایت حرارتی 9/51 وات بر متر – کلوین
- ضریب انبساط حرارتی: 2/11 میکرومتر بر متر در درجه سلسیوس
- دارای استحکام کششی: 585 مگاپاسکال
- توان بازدهی آن 450 مگا پاسکال است
- دارای ضریب پواسون 29/0
- مدول الاستیسیته 200 گیگا پاسکال
- مدول برشی 80 گیگا پاسکال
- انعطاف پذیری 200 گیگا پاسکال
مقایسه دو فولاد MO40 و CK45 از نظر خواص فیزیکی و مکانیکی
برای مشاهده دقیق تفاوت این دو گرید فولادی پر‌کاربرد، جدول زیر را مشاهده کنید. در این جدول مشخصات ورق‌های تولید شده از این دو فولاد در نورد گرم شرح داده شده است:
| مشخصه | ورق نورد گرم 4140 | ورق نورد گرم 1045 |
| استحکام کششی | 82000 psi | 90000 psi |
| تنش تسلیم | 45000 psi | 65000 psi |
| تطویل | 16 % | 35 % |
| کاهش مقطع | 40 % | 40% |
| سختی برینل | 163 | 25 |
در جدول زیر نیز خصوصیات مکانیکی این دو ورق در حالت نورد سرد آورده شده است.
| مشخصه | ورق نورد سرد 1045 | ورق نورد سرد 4140 |
| استحکام کششی | 91000 psi | 95000 psi |
| تنش تسلیم | 77000 psi | 60200 psi |
| تطویل | 12 % | 25 % |
| کاهش مقطع | 35 % | 35 % |
| سختی برینل | 179 | 197 |
مقایسه اشکال در دسترس فولاد CK45 با فولاد MO40
فولاد CK45 به صورت میله‌ها، بیلت‌ها، و ورق در دسترس می‌باشد.
فولاد Mo40 به صورت میلگرد و به صورت مقطع مربع و ورق فولادی، در مواردی که به سختی و مقاومت به سایش زیاد نیاز است، می‌تواند کاربرد وسیع و متنوعی داشته باشد. از این رو ابعاد مقطع آن در تعیین قیمت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
مقایسه عملیات حرارتی فولاد Mo40 با فولاد Ck45
مهم ترین عملیات حرارتی قابل انجام بر روی فولاد ck45 و mo40، فرآیند‌های آنیل کردن(ANNEALING)، نرماله کردن(NORMALIZATION) و تمپر کردن(TEMPERE) است.
آنیل کردن یا بازپخت فولاد mo40 در دمای ۸۰۰ الی ۸۵۰ صورت می‌گیرد و تا زمانی که حرارت به طور کامل به تمامی قسمت های فولاد انتقال یابد، حرارت دهی ادامه دارد. عملیات آنیل ck45 در دمای ۶۵۰ الی ۷۰۰ انجام شده و سپس در مجاورت با جریان هوا به آرامی خنک می‌شود.
نرمالیزاسیون فولاد mo40 در دمای ۸۷۰ الی ۹۰۰ درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. برای فولاد ck45 در دمای ۸۴۰ الی ۸۸۰ سانتیگراد رخ می‌دهد.
در صورت نیاز به تمپر کردن فولاد ck45، تا دمای ۴۰۰ الی ۶۵۰ حرارت داده شده و به ازای هر ۲۵ میلیمتر، به مدت یک ساعت غوطه‌ور و در مجاورت هوا آهسته خنک می‌شود.
عملیات حرارتی فولاد Mo40 (فولاد AISI 4140)
دمای آنیل (Annealing)
برای عملیات حرارتی فولاد Mo40 ابتدا می‌بایست در دمای 800 – 850 درجه سانتیگراد حرارت داده شود و حرارت تا زمانی که در تمام بخش‌های فولاد به طور یکسان انتقال پیدا کند، ادامه می‌دهیم. سر انجام آن را در کوره خنک می‌کنیم.
نرمالیزه کردن (Normalizing)
فولاد آلیاژ Mo40 در دمای870 – 900 درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود. حرارت می‌بایست تا زمانی که در تمام بخش‌های فولاد به طور یکسان انتقال یابد، ادامه داشته باشد. سپس به مدت زمان 15 الی 20 دقیقه، آن را در آب خیس می‌کنیم و سرانجام در هوای ساکن مانند هوای اتاق خنک گردد.
دمای برگشت (Tempering)
در صورت لزوم، مجددا فولاد Mo40 را می‌بایست از دمای 550 الی 700 درجه سانتیگراد حرارت داد و حرارت را تا زمانی که تمام بخش‌های فولاد به طور یکنواخت گرم شوند، ادامه داد. سپس به مدت یک ساعت هر 25 میلیمتر از فولاد را در آب خیس کرد و سرانجام در هوای ساکن خنک شود.
عملیات حرارتی CK45
دمای آنیل
عملیات آنیل در دمای 650-700 درجه سانتیگراد انجام می‌گردد و توسط هوا به آهستگی خنک می‌شود. در این عملیات بیشترین میزان سختی 207 برینل خواهد بود.
نرماله کردن
دمای نرماله CK45، ما بین 840 الی 880 سانتیگراد می‌باشد.زمان نگهداری آن با توجه به ضخامت ورق تعیین می‌گردد و سپس در هوای آزاد سرد می‌شود.
تمپر کردن
در صورت نیاز به تمپر کردن تا دمای 400 الی 650 درجه سانتیگراد به فولاد حرارت داده می‌شود. سپس تا زمانی که دمای قطعه یکنواخت شود، حرارت داده می‌شود. باید توجه شود که به ازای هر 25 میلیمتر، به مدت یک ساعت فولاد غوطه ور شده و در جریان هوای آرام خنک می‌شود.
مقایسه سخت‌کاری فولاد MO40 با فولاد CK45
سخت کاری فولاد شامل عملیات حرارتی است که با استفاده از شرایط خاص و محیطی مناسب سطح قطعه را سخت می‌کنند بدین صورت که ترکیب شیمیایی نمونه تغییر نخواهد کرد و در نهایت نمونه‌ای با سختی مطلوب همراه با چقرمه بودن نمونه تولید می‌گردد. شایان ذکر است که سطح رویی فولاد دچار تغییر می‌گردد و یکسری خواص مکانیکی، شیمیایی و… فولاد تغییر می‌کند و بهبود می یابد ولی بخش داخلی آن نمونه دچار تغییر نمی‌شود.
در فرآیند سخت کاری، با استفاده از شرایطی خاص، سطح قطعه را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی نمونه سخت می کنند، در واقع فقط سطح رویی نمونه تغییر خواهد کرد.
برای سخت کاری فولاد ck45، قطعه را تا دمای ۸۲۰-۸۵۰ درجه سانتی گراد حرارت داده سپس تا زمانی که دما به صورت یکنواخت است، قطعه را در همان دما نگه داشته و در آخر در مجاورت هوای آزاد به آرامی خنک می کنند.
سخت کاری فولاد mo40 در آب یا روغن و در دمای ۸۶۰ الی ۸۲۰ با هدف افزایش مقاومت فولاد در برابر ضربه و خوردگی انجام می شود. بهتر است بدانید عمق سخت کاری این فولاد در روغن بالاتر از سخت کاری در آب است.
سخت‌کاری فولاد CK45
این فولاد تا دمای بین ۸۲۰ – ۸۵۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود. قطعه را می‌بایست تا زمانی که دما یکنواخت است نگه داشته شود. همچنین هر ۲۵ میلیمتر از قطعه باید به مدت ده تا پانزده دقیقه خیس شود. در نهایت این فولاد در هوای آزاد و به آرامی خنک شود.
سخت کاری فولاد MO40
این فولاد در دمای ۸۶۰-۸۲۰ در آب یا روغن سخت‌کاری می‌گردد که نوع خاصی از عملیات حرارتی است. سخت‌کاری باعث افزایش طول عمر فولاد، همچنین افزایش مقاومت فولاد در برابر ضربه، سایش، خوردگی و … می‌گردد.
مقایسه فولاد CK45 با فولاد MO40
در این قسمت تفاوت‌های فولاد CK45 وMo40 بررسی خواهد شد.
- هردو این فولادها در دسته ی فولادهای عملیات حرارتی قرار دارند.
- یکی از تفاوت‌های فولاد Ck45 و Mo40 در عناصر تشکیل دهنده آن‌ها است. در CK45 مقداری نیکل وجود دارد ولی در فولاد Mo40 موجود نیست اما در MO40 کروم وجود دارد در صورتی که CK45 فاقد آن است و به همین دلیل دچار خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود.
- میزان سختی در فولاد MO40، 197 ولی در CK45 207 است، بنابراین سختی Mo40 کمتر از CK45 است.
- میلگرد Ck45 و Mo40 دمای فورجینگ یکسان دارند و در دمای 850 – 1050 درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شوند.
- دوام فولاد Mo40 نسبت به Ck45 بالاتر است.
- هر دو در کشور ایران تولید می‌شوند و از فولادهای پر کاربرد در صنعت هستند.
- ورق‌های CK45 و MO40 بیشتر در حالت نورد سرد خریداری می‌شوند.
- ورق‌های CK45 و MO40 هر دو از دسته ورق‌های بسیار محبوب و پرمصرف به شمار می‌روند.
- از جمله مزایای Mo40 نسبت به Ck45 می توان به شکل پذیری بهتر آن اشاره کرد.
ویژگی‌های مشترک فولاد CK45 و فولاد MO40
از مهم‌ترین وکاربردی‌ترین ویژگی‌های فولاد CK45، می‌توان به فهرست زیر اشاره کرد:
- مقاوم در برابر اصطکاک
- دارای استحکام خوب
- مقاومت در برابر ضربه خوب
همچنین اساسی‌ترین ویژگی‌های فولاد MO40 نیز به شرج فهرست زیر است:
- قابلیت جوشکاری عالی
- دارای قابلیت شکل پذیری بالا
- دارای توان کششی و مقاومت به سختی بسیار بالا
کاربرد فولاد Mo40
از موارد مهم کاربردی فولاد MO40 می‌توان به فهرست زیر اشاره کرد:
- چرخ دنده‌های بزرگِ لوکوموتیو
- غلتک‌های صنایع سیمان‌سازی
- تولید قطعات ماشین آلات صنعتی
- غلطک‌های صنایع فولاد مانند غلطک‌های نوردی
- چرخدنده‌های غول پیکر
- دنده فرمان و محور‌های خودروهای حداکثر متوسط
- پیچ‌های مقاوم
- شاتون‌ها
- زره آسیاب‌های گلوله‌ای مواد خام
- سازه هواپیما و صنایع هوا فضا
- ظروف تحت فشار
- ساخت اتصالات لوله‌های حفاری و مانده‌گیرِ نفت در چاه‌هایی تا عمق 2000 متر
- پل سازی و شهرسازی
کاربرد فولاد CK45
- ساخت قطعات اتومبیل‌ها و موتورها
- قطعاتی مانند بوش و میل لنگ
- شافت‌ها و غلتک‌های صنعتی
- شرایط دمایی بسیار بالا، شرایط دمایی بسیار پایین، مصارف استحکام بالا، مخازن تحت فشار
- مقاومت در برابر نمک‌های دریایی
- مقاومت در برابر زنگ زدگی البته کم مانند مقاومت در برابر خورندگی هوا
- صنایع هواپیمایی و هوافضا
- راهسازی، پل سازی و شهرسازی
- صنایع قطعه سازی و صنایع ساخت ابزار و فولادهای مقاوم در برابر اسید
نکته: باید ذکر شود که ورق CK45 بیشتر در مصارف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به مقاومت در برابر سایش و استحکام لازم باشد.
خرید فولاد MO40 درست است یا خرید فولاد CK45؟
همانطور که بررسی کردیم، تفاوت عمده میان این دو گرید آلیاژی کم کربن، تفاوت ۱۰ ژولی و اندکی مقاومت در برابر خوردگی بهتر می‌باشد که بسته به نیاز، تفاوت را می‌توان تشخیص داد. اگر به دنبال فولادی با این ویژگی‌ها هستید که مقاومت بیشتری در برابر عوامل خورنده داشته باشد، MO40 بخرید. قیمت فولاد CK45 اندکی کمتر از فولاد MO40 است.
اما اگر نیاز به فولادی داردید که مقاومت در برابر ضربه و سایش بیشتری داشته باشد، ۱۰۴۵ یا CK45 را بخرید. همچنین در صورت نفهمیدن تفاوت دقیق میان این دو گرید پرفروش فولادی، با کارشناس شرکت آرسینکو در تماس باشید تا شما را در خرید بهترین گزیه، راهنمایی کند. همچنین خوشحال می‌شویم تا از مقاله ناودانی چیست؟ نیز دیدن فرمایید.
لطفا برای ما کامنت‌های خود را ارسال کنید، با تشکر از همراهی شما عزیزان